ASME Ⅷ压力容器规范分析(第二版)
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3.3 焊接接头的有关问题

3.3.1 焊接接头处及其附近的开孔接管

不论组件本身的拼接接头还是开孔接管的焊接连接,都会造成组件强度的削弱,所以都要采取必要的补偿措施。例如,在组件壁厚计算公式中引入焊接接头系数,在开孔接管处采取补强措施等。

关于开孔接管及其补强设计,将在第7章中会详细分析。此处讨论的仅是当开孔接管和焊接接头相邻或相遇时,如何计及开孔接管和焊接接头两者耦合时对组件引起的削弱。

在第7章讨论开孔补强计算中,如果开孔(包括其补强的有效范围)和承受最大主应力的焊接接头相遇,已经在补强计算中引入相应的焊接接头系数给予相应补偿,所以在UW-14焊缝或其附近的开孔一节中规定,任何型式的开孔[应理解为包括其补强有效范围,见第7章式(7-3)下面的说明],凡符合规范规定的补强要求者,都可以位于焊接接头上,此处应理解为可以位于A类、B类、C类对接、D类对接接头(如有必要)上。

但对于某些尺寸较小,由于开孔接管所引起的应力集中系数在某值以下时,可以不采取补强措施,意指不必进行补强计算和补强,即不需补强的开孔。对于这些小孔,因为它并未涉及补强计算,如果和各类焊缝相遇,也无法计及在补强计算中所给予的补偿,为此而要另作规定。

在UW-14中规定,对这种小孔,不允位在承受最大主应力作用的,即A类接头上;但允许位在非最大主应力作用的,即B类和C类对接接头上。考虑到开孔周边一定范围内实际存在的局部高应力,为避免此局部高应力遇到接头上可能存在的缺陷而引起问题,所以要求对与开孔相遇的B类和C类对接接头进行射线检测,检测的长度和因开孔而引起局部高应力的衰减长度相适应,规定为该孔直径的三倍,检查长度的中心取为开孔中心,见图3-11(a);当这种小孔虽然未和焊接接头相遇,但开孔边缘离A类接头、B类或C类对接接头的距离小于13mm时,即使组件厚度不超过38mm(因在对接接头无损检测程度要求的UW-11中规定,凡厚度超过38mm的对接接头,都要求100%检测),也要求将长度为三倍开孔直径的接头进行检测,见图3-11(b);否则,这种小孔不应布置在离接头小于13mm处,见图3-11(c)。这些措施,都是为了保证在开孔周边局部高应力范围内接头的质量而为之。对此,应理解为如有外加载荷而使B类或C类对接接头承受第一主应力时,这种小孔也不允许开在该B类或C类对接接头上。也应理解为:如这种不需补强的小开孔在设计时按规范的开孔补强规则作了补强计算并满足,则也可按UW-14都可以位于焊接接头上的规定。

图3-11 焊接接头处及其附近的开孔

对于这种无损检测要求,前已述及,此类射线检测也不能用来满足任何其他焊缝递增量的抽样检测规则。

3.3.2 焊接接头在容器上的布置

为避免相邻焊接接头可能存在缺陷而引起局部高应力的相互重叠、干扰,为此在容器上布置焊接接头时应予注意。在UW-9焊接接头的设计中规定,凡由两节或两节以上的筒体组成的容器,其相邻纵向接头中心线应相错或相距至少为接头上较厚板厚度的5倍。若达不到,应对与每一环向接头相交的两侧纵向接头100mm长度做无损检测,前已述及,此类射线检测也不能用来满足任何其他焊缝递增量的抽样检测规则。